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Presse zur Herstellung von Werkstücken aus Metallpulver
Die Erfindung betrifft eine Presse zur Herstellung von Werkstücken aus Metallpulver, die aus zwei axialen, zylindrischen bzw. prismatischen Abschnitten von unterschiedlichem Querschnitt bzw. unter- schiedlicher Profilierung bestehen, wobei die aufrecht stehende Pressform aus zwei normal auf den Quer- schnittsübergang gegeneinander beweglichen Pressstempeln sowie einer zweiteiligen Matrize gebildet ist, in welche das Pulver von oben her eingefüllt wird, und während des Pressens beide Matrizenteile aneinan- derliegen. Derartige Presslinge werden im allgemeinen anschliessend gesintert.
Bei den bisher bekannten Pressen dieser Art, bei denen in der Matrize der Pressform die Mantelfläche des breiteren Werkstückabschnittes abgebildet ist, ist zur Abdeckung des an diesem im Querschnittsüber- gang neben dem schlankeren Abschnitt freibleibenden Rand ein dritter Pressstempel vorgesehen, welcher den entlang des schlankeren Werkstückabschnittes gebildeten Restraum ausfüllt ; dieser dritte Stempel er- möglicht sowohl die gleichmässige Verdichtung der vorstehenden Randzone des Werkstückes als auch dessen einwandfreie Entnahme aus der Pressform ohne Gefährdung vorstehender Ecken. Ist nun diese Randzone sehr eng oder-wie z.
B. bei Zahnrädern-gezackt bzw. mehrfach unterteilt, dann wird die Konstruktiondes dritten Pressstempels entsprechend kompliziert und kostspielig oder auch überhaupt unmöglich ; in vielen
Fällen musste daher bisher auf die Herstellung solcher Werkstücke in Metallkeramik überhaupt verzichtet werden.
Für komplizierte Werkstücke ist die Ausbildung zweiteiliger-gegeneinander unbeweglicher oder auch beweglicher - Matrizen durchaus aus der allgemeinen Presstechnik bekannt ; im ersten Fall kann die Herstellung der Matrize zwar vereinfacht werden, ohne dass jedoch dadurch die Nachteile der Konstruktion des dritten Pressstempels beseitigt werden ; im zweiten Fall muss die relative Beweglichkeit der beiden Matrizenteile mindestens der Höhe des fertigen Werkstückes entsprechen, um dessen Ausstoss-anstatt wie bisher aus der Einfüllebene - aus der Teilungsebene der Matrize zu ermöglichen. Metallkeramische Werk- stücke konnten jedoch bisher mit derartigen zweiteiligen Pressen nicht in befriedigender Weise hergestellt werden.
Ferner ist aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 357, 407 (Fig. 8 - 10) eine Presse mit zweiteliger Matrize und einem einzigen Pressstempel bekannt ; bei dieser Anordnung wird jedoch das gepresste Pulver auch wieder in axialer Richtung ungleichmässig verdichtet und ausserdem wird beim Entfernen des Werkstückes dessen unterer schlanker Teil aus der Form herausgezogen und nicht gestossen, so dass bei kompliziertem Querschnitt Bruchgefahr besteht.
Nach der Erfindung werden nun Pressen zur Herstellung von Werkstücken aus Metallpulver der eingangs beschriebenen Art und zweiteiliger Matrize sowie aus Pressstempeln derart ausgebildet, dass ein Matrizenteil in an sich bekannter Weise relativ zum andern mindestens um die Höhe des fertigen Werkstückes senkrecht bewegbar ist und dass- zum Ausstossen des letzteren in der Teilungsebene-der bewegliche Matrizenteil einerseits gegenüber dem zugehörigen Pressstempel um die Höhe des betreffenden Werkstückabschnittes sowie anderseits zusammen mit diesem um mindestens die Höhe des andern Werk- ! tückabschnittes und ferner der andere Pressstempel gegenüber seinem Matrizenteil um die Höhe des andern Werkstückabschnittes bewegbar ist.
Mit dieser erfindungsgemäss ausgebildeten Presse - bei der also kein dritter Pressstempel mehr erforderlich ist-können nunmehr auch bisher in Metallkeramik gar nicht oder schwer herstellbare Werkstücke einwandfrei gepresst werden.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Presse dargestellt. Es zeigen
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jeweils : Fig. 1 und 5 ein fertiges Werkstück ; Fig. 2 - 4 bzw. Fig. 6 - 8 eine zugehörige Pressform in drei verschiedenen Arbeitsphasen.
Der in Fig. 1 hergestellte Pressling 11 aus Metallpulver-der anschliessend gesintert werden soll- besteht aus zwei koaxial aneinander grenzenden Zahnrädern 12 und 13, wobei der Aussendurchmesser der
Verzahnung des kleineren Abschnittes 13 gleich dem Innendurchmesser der Verzahnung des grösseren Ab- schnittes 12 ist und beide Verzahnungen von an sich gleicher Teilung gegeneinander um einen halben
Zahnschritt versetzt sind ; die vorstehende Randzone des grösseren Zahnrades 12 besteht aus zahlreichen einzelnen, zwischen den Zähnen des kleineren Zahnrades 13 vorstehenden Teilen. Es ist ohne weiteres klar, dass für derartige Werkstücke eine Pressform der herkömmlichen Bauart mit dem erwähnten dritten
Pressstempel nicht ausführbar wäre.
Die Pressform nach den Fig. 2 - 4 besteht im wesentlichen aus zwei senkrecht zum Querschnittüber- gang gegeneinander beweglichen Pressstempeln 17 und 18 und einer zweiteiligen Matrize 14,15, wobei das Pulver von oben her durch einen auf der Einfüllebene 21 liegenden Füllschuh 20 unter dem oberen
Pressstempel 17 in die Matrize eingefüllt wird. Erfindungsgemäss stossen beide Matrizenteile 14 und 15 während des Pressens entlang des Querschnittsüberganges aneinander, u. zw. ist der Oberteil 14 ortsfest und mit einem Innenprofil entsprechend dem grösseren Zahnrad 12 versehen, wogegen der Unterteil 15 gegenüber dem Oberteil 14 um ein mindestens der Höhe des fertigen Werkstückes gleiches Ausmass senk- recht beweglich und mit einem Innenprofil entsprechend dem kleineren Zahnrad 13 versehen ist.
Mit dem
Oberteil 14 arbeitet der Pressstempel 17 zusammen, der innen hohl ist und dessen Aussenprofil dem Zahn- rad 12 entspricht. Mit dem Unterteil 15 arbeitet der Pressstempel 18 zusammen, der innen hohl ist und dessen Aussenprofil demjenigen des Zahnrades 13 gleich ist. Im Hohlraum des Stempels 18 ist ein Kern 19 beweglich angeordnet. Die Antriebsvorrichtungen für die beweglichen Teile sind allgemein bekannt.
Fig. 2 stellt die Ausgangslage der Pressform dar, in der die obere Oberfläche des Unterteils 15 und die untere Oberfläche des Oberteiles 14 aneinanderstossen. Der Stempel 17 befindet sich ausserhalb des Oberteiles 14, während sich der Stempel 18 innerhalb des Unterteiles 15 befindet und der Kern 19 in angehobener Stellung ist. Durch den Füllschuh 20 wird nun das Metallpulver in die Matrize 14,15 eingefüllt, woraufhin der Füllschuh 20 entlang der Einfüllebene 21 auf die Seite geschoben wird. Die beiden Stempel
17 und 18 bewegen sich nun aufeinander zu, um jeweils im zugehörigen Matrizenteil die Kompression des Pulvers zum betreffenden Werkstückteil vorzunehmen, während der Kern 19 in angehobener Stellung bleibt. Dabei wird die Randzone des grösseren Zahnrades 12 gleichmässig mit dem übrigen Werkstück verdichtet.
Nun ist das fertige, in Fig. 3 ersichtliche Werkstück herauszunehmen : Das Werkstück wird dadurch aus der Teilungsebene der Matrizen 14,15 ausgestossen, dass beide Pressstempel 17, 18 jeweils durch Relativ bewegung gegenüber dem zugehörigen Matrizenteil den betreffenden Werkstückteil in die Anstossebene ausstossen : zuerst wird nämlich der Unterteil 15 zusammen mit-dem Kern 19 bei stillstehendem Stempel 18 gesenkt, so dass das Zahnrad 13 durch die Relativbewegung des Stempels 18 gegenüber dem zugehörigen Matrizenteil 15 aus dem letzteren ausgestossen wird ;
daraufhin wird der Unterteil 15 zusammen mit dem Stempel 18 noch weiter gesenkt und unter das fertige Werkstück 11 wird eine Schaufel 22 (Fig. 4) eingeführt ; schliesslich wird der Stempel 17 gesenkt und damit durch die Relativbewegung gegenüber dem zugehörigen Oberteil 14 das Zahnrad 12 aus dem letzteren in die Teilungsebene ausgestossen : das fertige Werkstück 11 fällt nun auf die Schaufel 22 und wird entfernt, woraufhin der Unterteil 15, die Stempel 17 und 18 und der Kern 19 in ihre Ausgangsstellung gemäss Fig. 2 zurückgebracht werden. Daraus ist ersichtlich, dass beim Ausstossen des fertigen Werkstückes 11 die Pressstempel jeweils auf die volle Oberfläche des betreffenden Zahnrades drücken, so dass der Druck sämtliche Zonen erfasst und beim Ausstossen keine toten Ecken zerbröckeln.
In Fig. 5 ist ein zweites Werkstück 23 dargestellt, das aus zwei gleichachsigen aber gegenseitig winkelmässig um 1800 versetzten Zahnsektoren 24 und 25 besteht. Ein solches Stück könnte mit den herkömmlichen Pressformen nur durch Verwendung von zwei zusätzlichen Seitenstempeln gepresst werden, die jeweils aus einer Anzahl von Elementarstempeln zusammengesetzt sind.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 6 - 8 ist entgegen derjenigen nach den Fig. 2-4 der Unterteil 15 der Matrize ortsfest und der Oberteil 14 beweglich angeordnet ; beide Matrizenteile stossen auch hier entlang des Querschnittsüberganges der Zahnsektoren aneinander ; der Füllschuh 20 liegt auf der Einfüllebene 21 des Oberteiles 14 auf und wird vor dem Pressen wie gewöhnlich zur Seite geschoben. Beim Auf- wärts-und Abwärtsbewegen des Oberteiles 14 wird der darauf aufliegende Füllschuh 20 ebenfalls mit be- wegt, was keinerlei Schwierigkeiten mit sich bringt, weil bei handelsüblichen Pressen der Füllschuh durch einen flexiblen Schlauch vom Pulverbehälter gespeist wird.
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Der Formungsvorgang eines Werkstückes 23 nach Fig. 5 ist hier derselbe wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Hier wird nach dem Pressen zuerst bei stillstehendem Stempel 17 der Oberteil 14 angehoben, so dass der Zahnsektor 24 durch die Relativbewegung des Stempels 17 gegenüber dem zugehörigen Oberteil 14 aus Jem letzteren ausgestossen wird, woraufhin einerseits Oberteil 14 und Stempel 17 noch weiter angehoben werden (Fig. 8) und anderseits der Stempel 18 den Zahnsektor 25 ausstösst und das fertige Werkstück durch einen Schieber 22 seitlich entfernt wird.
Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen an der erfindungsgemässen Pressform vorgenommen werden können : Die beim Ausstossen des fertigen Werkstückes ausgeführten Bewegungen können einander teilweise überschneiden. Weiters können auch mehr als zwei Pressstempel vorgesehen sein ; insbesondere kann bei komplizierten Werkstücken mit mehreren Querschnittsübergängen bei einem derselben die Matrize erfindungsgemäss geteilt und für eine weitere Ubergangsstelle nach der herkömmlichen Methode ein dritter Pressstempel vorgesehen sein. Hinsichtlich des Querschnittüberganges selbst ist noch zu bemerken, dass bei den in Fig. 1 und 5 dargestellten Werkstücken die zwei Werkstücke unmittelbar mit einer Stufe aneinander angrenzen.
Zwischen den zwei Werkstücken kann jedoch auch ein Zwischenstück mit veränderlichem Querschnitt vorgesehen sein, so dass als Teilungsebene auch diejenige des Übergangs von einem der beiden Werkstückteile auf das Zwischenstück gewählt werden kann ; vorzugsweise wird dabei immer eine solche Teilungsebene gewählt, in der die zwei benachbarten Teile mit einer Stufe angrenzen.